Побудова нової енергосистеми – це складний та систематичний проект. Він повинен враховувати координацію безпеки та стабільності енергопостачання, зростання частки нової енергії та одночасно розумну вартість системи. Потрібно враховувати взаємозв'язок між чистою трансформацією теплових енергоблоків, упорядкованим проникненням відновлюваної енергії, такої як вітер та дощ, будівництвом координації енергомережі та можливостей взаємодопомоги, а також раціональним розподілом гнучких ресурсів. Наукове планування шляху будівництва нової енергосистеми є основою для досягнення мети пікового рівня вуглецю та нейтралізації вуглецю, а також є межею та орієнтиром для розвитку різних структур у новій енергосистемі.
До кінця 2021 року встановлена потужність вугільної енергетики в Китаї перевищить 1,1 мільярда кіловат, що становитиме 46,67% від загальної встановленої потужності в 2,378 мільярда кіловат, а вироблена потужність вугільної енергетики становитиме 5042,6 мільярда кіловат-годин, що становить 60,06% від загальної виробленої потужності в 8395,9 мільярда кіловат-годин. Тиск на скорочення викидів величезний, тому необхідно зменшити потужності, щоб забезпечити безпеку постачання. Встановлена потужність вітрової та сонячної енергетики становить 635 мільйонів кіловат, що становить лише 11,14% від загальної технологічно розвиненої потужності в 5,7 мільярда кіловат, а потужність виробництва електроенергії становить 982,8 мільярда кіловат-годин, що становить лише 11,7% від загальної потужності виробництва електроенергії. Встановлена потужність та потужність виробництва електроенергії вітрової та сонячної енергетики мають величезний потенціал для вдосконалення та потребують прискореного проникнення в енергосистему. Існує серйозна нестача ресурсів для гнучкості системи. Встановлена потужність гнучких регульованих джерел енергії, таких як гідроакумулюючі електростанції та газові електростанції, становить лише 6,1% від загальної встановленої потужності. Зокрема, загальна встановлена потужність гідроакумулюючих електростанцій становить 36,39 мільйона кіловат, що становить лише 1,53% від загальної встановленої потужності. Слід докласти зусиль для прискорення розробки та будівництва. Крім того, слід використовувати технологію цифрового моделювання для прогнозування виробництва нової енергії з боку постачання, точного контролю та використання потенціалу управління попитом, а також розширення частки гнучкої трансформації великих пожежних генераторних установок. Покращення здатності енергосистеми оптимізувати розподіл ресурсів у широкому діапазоні для вирішення проблеми недостатньої регулювальної потужності системи. Водночас деякі основні органи системи можуть надавати послуги з аналогічними функціями, такі як налаштування накопичення енергії та додавання ліній зв'язку в енергосистемі, що може покращити місцевий потік електроенергії, а налаштування гідроакумулюючих електростанцій може замінити деякі конденсатори. У цьому випадку скоординований розвиток кожного суб'єкта, оптимальний розподіл ресурсів та економія економічних витрат залежать від наукового та обґрунтованого планування і потребують координації з ширшого охоплення та в довший часовий масштаб.
В епоху традиційної енергосистеми, де «джерело слідує за навантаженням», планування енергопостачання та енергомережі в Китаї має деякі проблеми. В епоху нової енергосистеми зі спільним розвитком «джерела, мережі, навантаження та накопичення енергії» важливість спільного планування ще більше посилюється. Гідроакумулюючі електростанції, як важливе чисте та гнучке джерело живлення в енергосистемі, відіграють важливу роль у забезпеченні безпеки великої енергомережі, споживанні чистої енергії та оптимізації роботи системи. Що ще важливіше, нам слід посилити керівництво плануванням та повністю врахувати зв'язок між нашим власним розвитком та потребами будівництва нової енергосистеми. З моменту введення в дію «Чотирнадцятого п'ятирічного плану» держава послідовно видавала такі документи, як Середньостроковий та довгостроковий план розвитку гідроакумулюючих електростанцій (2021-2035), Середньостроковий та довгостроковий план розвитку водневої енергетики (2021-2035) та План розвитку відновлюваної енергетики на «Чотирнадцяту п'ятирічку» (FGNY [2021] № 1445), але вони обмежуються цією галуззю. «Чотирнадцятий п'ятирічний план» розвитку енергетики, який має велике значення для загального планування та керівництва енергетичною галуззю, офіційно не оприлюднено. Національному компетентному відомству пропонується видати середньостроковий та довгостроковий план будівництва нової енергосистеми для керівництва розробкою та постійним коригуванням інших планів в енергетичній галузі, щоб досягти мети оптимізації розподілу ресурсів.
Синергетичний розвиток гідроакумулюючих електростанцій та нових систем зберігання енергії
До кінця 2021 року Китай ввів в експлуатацію 5,7297 мільйона кіловат нових накопичувачів енергії, включаючи 89,7% літій-іонних акумуляторів, 5,9% свинцевих акумуляторів, 3,2% стисненого повітря та 1,2% інших форм накопичення. Встановлена потужність гідроакумулюючих електростанцій становить 36,39 мільйона кіловат, що більш ніж у шість разів перевищує потужність нового типу накопичувачів енергії. Як нові накопичувачі енергії, так і гідроакумулюючі електростанції є важливими компонентами нової енергосистеми. Спільне об'єднання в енергосистемі може надати переваги кожному з них та ще більше підвищити регулювальну здатність системи. Однак між ними існують очевидні відмінності у функціональності та сценаріях застосування.
Нові технології накопичення енергії стосуються нових технологій накопичення енергії, відмінних від гідроакумулюючих електростанцій, включаючи електрохімічне накопичення енергії, маховикове накопичення, накопичення енергії на стисненому повітрі, накопичення енергії на водні (аміаку) тощо. Більшість нових електростанцій з накопиченням енергії мають переваги короткого періоду будівництва та простого й гнучкого вибору місця, але поточна економічна ситуація не є ідеальною. Серед них масштаб електрохімічного накопичення енергії зазвичай становить 10~100 МВт, зі швидкістю відгуку від десятків до сотень мілісекунд, високою щільністю енергії та хорошою точністю регулювання. Вони в основному підходять для сценаріїв розподіленого згладжування піків, зазвичай підключаються до низьковольтної розподільчої мережі або з боку нової енергетичної станції, і технічно придатні для середовищ з частим і швидким регулюванням, таких як первинна частотна модуляція та вторинна частотна модуляція. Акумулятори енергії на стисненому повітрі використовують повітря як середовище, яке має характеристики великої ємності, багаторазового заряджання та розряджання, а також тривалий термін служби. Однак, струмовий коефіцієнт корисної дії відносно низький. Акумулювання енергії на стисненому повітрі є найбільш схожою технологією накопичення енергії на гідроакумулюючі електростанції. Для пустель, гобі, пустель та інших районів, де недоцільно влаштовувати гідроакумулюючі електростанції, влаштування систем зберігання енергії на основі стисненого повітря може ефективно співпрацювати зі споживанням нової енергії у великомасштабних ландшафтних базах, маючи великий потенціал розвитку; воднева енергія є важливим носієм для масштабного та ефективного використання відновлюваної енергії. Її можливості масштабного та тривалого зберігання енергії можуть сприяти оптимальному розподілу різнорідної енергії між регіонами та сезонами. Вона є важливою частиною майбутньої національної енергетичної системи та має широкі перспективи застосування.
На противагу цьому, гідроакумулюючі електростанції мають високу технічну зрілість, велику потужність, тривалий термін служби, високу надійність та добру економічність. Вони підходять для сценаріїв з великим піковим попитом на потужність для схуднення або піковим попитом на електроенергію для схуднення та підключені до основної мережі на вищому рівні напруги. Враховуючи вимоги пікового вуглецевого навантаження та нейтралізації вуглецю, а також той факт, що попередній прогрес у розвитку був відносно відсталим, для прискорення прогресу розвитку гідроакумулюючих електростанцій та досягнення вимог швидкого збільшення встановленої потужності, темпи стандартизованого будівництва гідроакумулюючих електростанцій у Китаї були ще більше прискорені. Стандартизоване будівництво є важливим заходом для подолання різних труднощів та викликів після того, як гідроакумулююча електростанція вступає в піковий період розробки, будівництва та виробництва. Це допомагає пришвидшити процес виробництва обладнання та покращити якість, сприяти безпеці та порядку будівництва інфраструктури, підвищувати ефективність виробництва, експлуатації та управління, а також є важливою гарантією розвитку гідроакумулюючих електростанцій у напрямку бережливого розвитку.
Водночас поступово оцінюється диверсифікований розвиток гідроакумулюючих електростанцій. По-перше, середньостроковий та довгостроковий план розвитку гідроакумулюючих електростанцій пропонує посилити розвиток малих та середніх гідроакумулюючих електростанцій. Малі та середні гідроакумулюючі електростанції мають переваги багатих ресурсів ділянки, гнучкого планування, близькості до центру навантаження та тісної інтеграції з розподіленими новими джерелами енергії, що є важливим доповненням до розвитку гідроакумулюючих електростанцій. По-друге, дослідження розвитку та застосування гідроакумулюючих електростанцій з морською водою. Споживання великомасштабної морської вітрової енергії, підключене до мережі, повинно бути налаштоване з відповідними гнучкими ресурсами коригування. Згідно з Повідомленням про публікацію результатів перепису ресурсів гідроакумулюючих електростанцій з морською водою (GNXN [2017] № 68), виданим у 2017 році, ресурси гідроакумулюючих електростанцій з морською водою в Китаї в основному зосереджені в морських та острівних районах п'яти східних прибережних провінцій та трьох південних прибережних провінцій, що має хороші перспективи розвитку. Нарешті, встановлена потужність та години використання розглядаються в цілому в поєднанні з попитом на регулювання енергомережі. Зі зростанням частки нової енергії та тенденцією до того, що вона стане основним джерелом енергопостачання в майбутньому, велика ємність та довгострокове зберігання енергії стануть просто необхідними. На кваліфікованій станції слід належним чином розглянути питання збільшення ємності зберігання та подовження часу використання, і це не повинно підлягати обмеженням таких факторів, як індекс вартості одиничної потужності, та бути відокремленим від попиту системи.
Таким чином, у нинішній ситуації, коли енергосистема Китаю відчуває серйозну нестачу гнучких ресурсів, гідроакумулюючі електростанції та нові системи зберігання енергії мають широкі перспективи розвитку. З огляду на відмінності в їхніх технічних характеристиках, за умови повного врахування різних сценаріїв доступу, фактичних потреб регіональної енергосистеми та обмежень щодо безпеки, стабільності, споживання чистої енергії та інших граничних умов, для досягнення оптимального ефекту слід проводити спільне планування потужності та планування.
Вплив механізму ціноутворення на електроенергію на розвиток гідроакумулюючих електростанцій
Гідроакумулюючі електростанції (ГАЕ) обслуговують всю енергосистему, включаючи енергопостачання, енергомережу та користувачів, і всі сторони отримують від цього вигоду на неконкурентній та неексклюзивній основі. З економічної точки зору, продукти, що надаються ГАЕ, є суспільними продуктами енергосистеми та надають суспільні послуги для ефективної роботи енергосистеми.
До реформи електроенергетичної системи держава видала політику, яка чітко визначала, що гідроакумулюючі електростанції (ГАЕ) в основному обслуговують енергомережу та експлуатуються переважно підприємствами, що експлуатують енергомережу, на єдиній або орендованій основі. У той час уряд єдиним чином формулював ціну на електроенергію, що входить до мережі, та ціну продажу електроенергії. Основний дохід енергомережі надходив від різниці між цінами купівлі та продажу. Існуюча політика, по суті, визначала, що вартість ГАЕ повинна покриватися з різниці між цінами купівлі та продажу енергомережі, а також єдиним каналом днопоглиблення.
Після реформи цін на електроенергію для передачі та розподілу, Повідомлення Національної комісії з розвитку та реформ щодо питань, пов'язаних з удосконаленням механізму ціноутворення гідроакумулюючих електростанцій (FGJG [2014] № 1763) чітко зазначило, що до електроенергії гідроакумулюючих електростанцій застосовується двоскладова ціна на електроенергію, яка перевіряється відповідно до принципу обґрунтованих витрат плюс допустимий дохід. Плата за електроенергію за потужність та втрати на перекачування гідроакумулюючих електростанцій включаються до єдиного обліку експлуатаційних витрат місцевої провінційної енергомережі (або регіональної енергомережі) як коефіцієнт коригування ціни продажу електроенергії, але канал передачі витрат не вирівнюється. Згодом Національна комісія з розвитку та реформ послідовно у 2016 та 2019 роках видавала документи, в яких передбачалося, що відповідні витрати гідроакумулюючих електростанцій не включаються до дозволеного доходу підприємств енергомережі, а витрати гідроакумулюючих електростанцій не включаються до вартості ціноутворення на передачу та розподіл, що ще більше ускладнює шлях спрямування витрат на гідроакумулюючі електростанції. Крім того, масштаби розвитку гідроакумулюючих електростанцій протягом періоду «13-ї п'ятирічки» були значно нижчими за очікувані через недостатнє розуміння функціонального позиціонування гідроакумулюючих електростанцій на той час та єдиний об'єкт інвестицій.
Зіткнувшись із цією дилемою, у травні 2021 року було опубліковано Висновки Національної комісії з розвитку та реформ щодо подальшого вдосконалення механізму ціноутворення на гідроакумулюючу енергію (FGJG [2021] № 633). Ця політика науково визначила цінову політику електроенергії, що виробляється гідроакумулюючою енергією. З одного боку, у поєднанні з об'єктивним фактом, що суспільна властивість гідроакумулюючої енергії є сильною, і витрати не можуть бути відшкодовані за рахунок електроенергії, для перевірки ціни потужності та її відшкодування за рахунок ціни на передачу та розподіл було використано метод ціноутворення протягом операційного періоду; з іншого боку, у поєднанні з темпами реформування ринку електроенергії, досліджується спотовий ринок цін на електроенергію. Впровадження цієї політики сильно стимулювало інвестиційну готовність соціальних суб'єктів, закладаючи міцну основу для швидкого розвитку гідроакумулюючих електростанцій. Згідно зі статистикою, потужність проектів гідроакумулюючих електростанцій, введених в експлуатацію, що будуються та просуваються, досягла 130 мільйонів кіловат. Якщо всі проекти, що будуються та просуваються, будуть введені в експлуатацію до 2030 року, це перевищить очікування «120 мільйонів кіловат буде введено у виробництво до 2030 року» згідно з Середньостроковим та довгостроковим планом розвитку гідроакумулюючих електростанцій (2021-2035). Порівняно з традиційним способом виробництва електроенергії з викопного палива, гранична вартість виробництва електроенергії з нових джерел енергії, таких як вітер та електроенергія, майже дорівнює нулю, але відповідні витрати на споживання системою величезні та не мають механізму розподілу та передачі. У цьому випадку, в процесі трансформації енергії, для ресурсів із сильними суспільними характеристиками, таких як гідроакумулюючі електростанції, на ранній стадії розвитку необхідні політична підтримка та керівництво, щоб забезпечити швидкий розвиток галузі. В об'єктивних умовах, коли масштаби розвитку гідроакумулюючих електростанцій у Китаї відносно відстають, а період вікна нейтралізації вуглецевого піку є відносно коротким, впровадження нової політики цін на електроенергію відіграло важливу роль у сприянні розвитку галузі гідроакумулюючих електростанцій.
Трансформація енергетичної позиції від традиційної викопної енергії до періодичної відновлюваної енергії визначає, що основна вартість електроенергії змінюється від вартості викопного палива до вартості відновлюваної енергії та гнучкого регулювання будівництва ресурсів. Через складність та довгостроковий характер трансформації, процес створення китайської системи виробництва електроенергії на основі вугілля та нової енергетичної системи на основі відновлюваної енергії співіснуватимуть протягом тривалого часу, що вимагає від нас подальшого посилення кліматичної мети досягнення піку викидів вуглецю та нейтралізації вуглецю. На початку енергетичної трансформації будівництво інфраструктури, яке зробило значний внесок у просування трансформації чистої енергії, має бути політично та ринково обумовлене, зменшити втручання та неправильне керівництво пошуком прибутку капіталу в загальну стратегію та забезпечити правильний напрямок трансформації чистої та низьковуглецевої енергії.
З повним розвитком відновлюваної енергетики та поступовим перетворенням її на основного постачальника електроенергії, побудова енергетичного ринку Китаю також постійно вдосконалюється та розвивається. Гнучкі регульовані ресурси стануть основним попитом у новій енергосистемі, а пропозиція гідроакумулюючих електростанцій та нових накопичувачів енергії буде більш достатньою. У той час будівництво відновлюваної енергетики та гнучких регульованих ресурсів буде в основному обумовлено ринковими силами. Ціновий механізм гідроакумулюючих електростанцій та інших основних об'єктів буде дійсно відображати співвідношення між ринковим попитом та пропозицією, відображаючи повну конкурентоспроможність.
Правильно розуміти вплив гідроакумулюючих електростанцій на скорочення викидів вуглецю
Гідроакумулюючі електростанції (ГАЕС) мають значні переваги в енергозбереженні та зменшенні викидів. У традиційній енергосистемі роль гідроакумулюючих електростанцій в енергозбереженні та зменшенні викидів головним чином відображається у двох аспектах. Перший полягає в заміні теплової енергії в системі для регулювання пікового навантаження, виробленні електроенергії при піковому навантаженні, зменшенні кількості запусків та зупинок теплових енергоблоків для регулювання пікового навантаження та перекачуванні води при низькому навантаженні, щоб зменшити діапазон тиску навантаження теплових енергоблоків, тим самим відіграючи роль енергозбереження та зменшення викидів. Другий полягає в тому, щоб відігравати роль підтримки безпеки та стабільності, таку як частотна модуляція, фазова модуляція, обертовий резерв та аварійний резерв, а також збільшити коефіцієнт навантаження всіх теплових енергоблоків у системі при заміні теплових енергоблоків на аварійний резерв, щоб зменшити споживання вугілля тепловими енергоблоками та досягти ролі енергозбереження та зменшення викидів.
З будівництвом нової енергосистеми, ефект енергозбереження та скорочення викидів від гідроакумулюючих систем демонструє нові характеристики на існуючій основі. З одного боку, вони відіграватимуть більшу роль у зменшенні пікових навантажень, допомагаючи великомасштабному споживанню енергії вітром та іншими новими джерелами енергії, підключеними до мережі, що принесе величезні переваги у скороченні викидів для системи в цілому; з іншого боку, вони відіграватимуть безпечну та стабільну допоміжну роль, таку як частотна модуляція, фазова модуляція та обертовий режим очікування, щоб допомогти системі подолати такі проблеми, як нестабільна виробка нової енергії та відсутність інерції, спричинені високою часткою силової електронної техніки, а також ще більше покращать частку проникнення нової енергії в енергосистему, з метою зменшення викидів, спричинених споживанням викопного палива. Фактори, що впливають на регулювання попиту в енергосистемі, включають характеристики навантаження, частку нового підключення до енергосистеми та регіональну зовнішню передачу електроенергії. З будівництвом нової енергосистеми вплив нового підключення до енергосистеми на регулювання попиту в енергосистемі поступово перевищуватиме характеристики навантаження, а роль гідроакумулюючих систем у скороченні викидів вуглецю в цьому процесі буде більш значною.
Китай має короткий термін виконання складного завдання – досягти вуглецевого піку та нейтралізувати викиди вуглецю. Національна комісія з розвитку та реформ опублікувала План удосконалення подвійного контролю інтенсивності та загальної кількості споживання енергії (FGHZ [2021] № 1310), щоб встановити показники контролю викидів для всіх частин країни для розумного контролю споживання енергії. Тому питання, яке може відігравати певну роль у скороченні викидів, слід правильно оцінити та приділити належну увагу. Однак наразі переваги скорочення викидів вуглецю від гідроакумулюючих електростанцій не були належним чином визнані. По-перше, відповідним підрозділам бракує інституційної бази, такої як методологія вуглецевого управління енергією гідроакумулюючих електростанцій, а по-друге, функціональні принципи гідроакумулюючих електростанцій в інших сферах суспільства поза енергетичною галуззю досі недостатньо вивчені, що призводить до поточного обліку викидів вуглецю в деяких пілотних проектах торгівлі викидами вуглецю для гідроакумулюючих електростанцій відповідно до керівних принципів обліку та звітності про викиди вуглекислого газу підприємства (блоку), а також прийняття всієї перекачаної електроенергії як бази для розрахунку викидів. Гідроакумулююча електростанція стала «ключовим блоком скидання», що створює багато незручностей для нормальної роботи гідроакумулюючої електростанції, а також викликає великі непорозуміння у громадськості.
У довгостроковій перспективі, для правильного розуміння впливу гідроакумулюючих електростанцій на скорочення викидів вуглецю та вдосконалення механізму управління їх споживанням енергії, необхідно встановити відповідну методологію в поєднанні із загальними перевагами гідроакумулюючих електростанцій у скороченні викидів вуглецю для енергосистеми, кількісно визначити переваги гідроакумулюючих електростанцій у скороченні викидів вуглецю та сформувати компенсацію недостатньої квоти внутрішньо, яку можна використовувати для зовнішніх транзакцій на ринку вуглецю. Однак, через нечіткий початок CCER та 5% обмеження на компенсацію викидів, також існують невизначеності в розробці методології. Виходячи з поточної фактичної ситуації, рекомендується чітко розглядати комплексну ефективність перетворення як основний контрольний показник загального споживання енергії та цілей енергозбереження гідроакумулюючих електростанцій на національному рівні, щоб зменшити обмеження для здорового розвитку гідроакумулюючих електростанцій у майбутньому.
Час публікації: 29 листопада 2022 р.
